C7073 Bioanalytika I - Biomakromolekuly

Přírodovědecká fakulta
podzim 2014
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.
Vyučující
doc. Mgr. Jan Havliš, Dr. (přednášející)
Garance
doc. Mgr. Jan Havliš, Dr.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Út 13:00–14:50 C14/207
Předpoklady
předpokladem je základní znalost biochemie (C3181 biochemie I, C4182 biochemie II). doporučenou přednáškou je C7895 hmotnostní spektrometrie biomolekul.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
hlavní cíle přednášky: uvedení do pojmu bioanalytika; na konci kurzu by studenti měli být schopni - porozumět postupům při analýze biomakromolekul a suprabiomolekulárních struktur (nukleové kyseliny, proteiny a jejich komplexy, lipidové struktury) se zvláštním zřetelem na využití hmotnostní spektrometrie jako všestranné analytické techniky; - osvojit si základní teoretické pozadí těchto postupů
Osnova
  • 1) analytické postupy v bioanalytice – náročnost; vysocevýkonné a nízkokrokové analýzy, standardizace
  • 2) afinitní metody – princip, provedení, použití (separace, interakční studie), IMAC, APAGE
  • 3) imunoanalytické metody – princip; imunoanalýza – precipitační, aglutinační, imunoeseje, metody: FIA, LIA, RIA, EIA, ELISA, IAC, IACE, SELDI…
  • 4) separace biomakromolekul – gelová elektroforéza; principy, provedení (1D, 2D; polyakrylamid, agaróza); blotování; 2D kapalinová chromatografie
  • 5) genomika (analýza DNA) – základy genetiky (struktura, funkce DNA), analytické postupy: PCR, restrikční enzymy; identifikace známé (hybridizace) a neznámé sekvence (Sangerova m., pyrosekvenace, 454, Solexa, Solid); identifikace změn v DNA; metylace DNA a její analýza
  • 6) základy hmotnostní spektrometrie – principy; ionizace (ESI – dekonvoluce spektra; MALDI), hmotnostní analýza (tandemová MS), detekce, vakuová technika; hmotnostní spektrum, základní pojmy v MS
  • 7) proteomika (analýza proteinů a jejich komplexů) – základy proteomiky (struktura proteinů a proteinových komplexů, organizace proteomu)
  • 8) expresní proteomika – metodika (MS: bottom-up, top-down), MS: identifikace proteinu pomocí peptidových otisků/map, bioinformatika v MS-asistované proteomice; MS: identifikace proteinu pomocí sekvence aminokyselin; další metody expresní proteomiky: 2D HPLC, 2D PAGE, 2D analýza obrazu
  • 9) kvantitativní analýza proteinů – kvantifikace pomocí hmotnostní spektrometrie, vsunutí kvantitativní informace do MS spektra (metoda vnitřního standardu; hmotnostní značka – ICAT, ICMT, TMT, MCAT, GIST, SILAC, SIL), dešifrování kvantitativní informace v MS spektru; automatizace v proteomice (problémy AI)
  • 10) funkční proteomika – metodika (následná a paralelní analýza), metody studia interakce protein-protein (Y2H; BiFC; mbSUS; MeRA; SEAM – značení myc, TAP, FLAG, His; využití iontové mobility); absolutní kvantifikace proteinů a peptidů pomocí MS (SIL, VICAT, QCAT; molární ionizační koeficient; pravděpodobnostní přístup)
  • 11) strukturní proteomika – metodika (zesíťování molekulárními pravítky), metody (FTICR MS); shotgun proteomika – spojené techniky
  • 12) analýza post-translačních modifikací – formy PTM, MS analýza PTM – lokalizace; glykosylace, fosforylace; určení rozsahu PTM
  • 13) lipidomika (analýza lipidů a buněčných membrán) – základy lipidomiky (struktura funkce buněčných membrán a jejich složek), analytické postupy: extrakce lipidů, TLC, GC, LC, SFC, GPC, MS (PIS, HGS, FAS), MS analýza, shotgun analýza
Literatura
  • MUSHEGIAN, Arcady R. Foundations of comparative genomics. 1st ed. Burlington: Elsevier Academic Press, 2007, 265 s. ISBN 9780120887941. info
  • Quantitative proteomics by mass spectrometry. Edited by Salvatore Sechi. Totowa: Humana Press, 2007, x, 218. ISBN 9781588295712. info
  • BENFEY, Philip N. a Alex D. PROTOPAPAS. Essentials of genomics. Upper Saddle River: Prentice-Hall, 2005, xiv, 346. ISBN 013047018X. info
  • MIKKELSEN, Susan R. a Eduardo CORTÓN. Bioanalytical chemistry. Hoboken, N.J.: John Wiley & Sons, 2004, xvii, 361. ISBN 0471544477. info
  • LIEBLER, Daniel C. Introduction to proteomics : tools for the new biology. Edited by John R. Yates. Totowa, NJ: Humana Press, 2002, ix, 198. ISBN 0896039927. info
  • Posttranslational modifications of proteins : tools for functional proteomics. Edited by Christoph Kannicht. Totowa, N.J.: Humana Press, 2002, xi, 322. ISBN 0896036782. info
Výukové metody
výuka je založena na ppt prezentaci a jejím výkladu. prezentace bude dostupná jako studijní podklad (černobílý tisknutelný pdf s vysokým rozlišením a omezenými právy). vzhledem k výkladu, jenž prezentaci významně rozšiřuje, a neexistenci vhodných učebnic v českém jazyce pokrývajících některé části přednášky je vhodné přednášku navštěvovat.
Metody hodnocení
zkouška ústní; u studentů se předpokládá pochopení a znalost základních principů a jejich využití. zkouška se sestává ze tří základních otázek, které budou postupně v průběhu zkoušení rozvíjeny, aby student mohl prokázat míru porozumění tématu.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2012, podzim 2013, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.